鹽類溶液的PH值
除強(qiáng)酸強(qiáng)堿鹽無水解反應(yīng)外,根據(jù)酸堿質(zhì)子理論,其它各種鹽的水解反應(yīng),實質(zhì)由是一種質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng),即酸堿反應(yīng)。在純水中,[H+]和[OH-]相等,呈中性。
但加入鹽的離子和H+及OH-作用后使水中H+或OH-濃度發(fā)生改變,故多數(shù)鹽的溶液顯示出酸性或堿性。這種鹽的離子與水中H+或OH-作用生成難離解物質(zhì),使水中的[H+]或[OH-]發(fā)生改變的反應(yīng)稱為鹽的水解。由于生成鹽和堿強(qiáng)弱不同,水解后酸堿性也有所不同。
一、強(qiáng)堿弱酸鹽溶液的PH值
一元強(qiáng)堿弱酸鹽溶液,例如 NaOAc 溶液中:
NaOAc→Na++OAc-Na+不與水電離出的OH-結(jié)合,它與溶液的酸堿性無關(guān)。OAc-是HOAc的共軛堿,與水作用放出OH-使溶液顯堿性。
多元弱酸的強(qiáng)堿鹽溶液PH值的計算,與一元強(qiáng)堿弱酸鹽相類似。因 K b1》 K b2 ,溶液中[OH-]主要由第一級堿式離解所產(chǎn)生,而第二級堿式離解產(chǎn)生的OH-及弱酸很少,可以忽略。計算時以Kb1代入式(2-4)中之Kb,即可算出[OH-]。例如Na2CO3溶液中
設(shè)Na2CO3的濃度為0.100mol?L-,c/Kb1=0.100/1.78×10-4>500,用式(2-4)計算
pOH=2.37
pH=14-2.37=11.63
二、強(qiáng)酸弱堿鹽溶液的PH值
一元強(qiáng)酸弱堿鹽,例如NH4CL溶液中:
NH4+離子是NH3的共軛酸,它在水中電離:
或簡寫為
CL-離子不與水電離出的H+結(jié)合,它與溶液的酸堿性無關(guān)。可認(rèn)為NH4+就是酸,與水作用放出H+而使溶液顯酸性。當(dāng)c/Ka≥500時,可用式(2-3)計算。
式中,c為濃鹽酸的濃度。PH值可由[H+]計算。
多元強(qiáng)酸弱堿鹽例如(NH4)2SO4溶液中PH值的計算,與一元強(qiáng)酸弱堿鹽的PH值計算類似。
三、兩性物質(zhì)溶液的PH值
(一)多元酸酸式鹽溶液的PH值
多元酸酸式鹽中的酸式酸根離子,例如HCO-3在水溶液中的質(zhì)子轉(zhuǎn)移平衡如下:
HCO-3作為酸,根據(jù)數(shù)學(xué)推導(dǎo),當(dāng)Ka2C>20KW,且c>20Ka1時,水的離解可以忽略,且兩性物質(zhì)濃度不是很稀時,HCO-3溶液中[H+]的近似計算式為
(3-9)
式中Ka1和Ka2分別是碳酸的一級和二級離解常數(shù)。
對于其他酸式根離子水溶液和PH值,也可以類推得到近似公式。例如對于H2PO4溶液:
對于HPO2-4溶液
從這些近似公式可以看到,這些鹽溶液的PH值與濃度無關(guān)。
例1 計算0.10mol.L -1 NaHCO 3 溶液的pH值。已知H 2 CO 3 的K a1 =4.30*10 -7 ,K a1 =5.61*10 -11 。
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